TWI743906B - Semiconductor manufacturing process control system and semiconductor manufacturing process control method - Google Patents
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本發明是有關於一種製程控制系統及製程控制方法,且特別是有關於一種半導體製程控制系統及半導體製程控制方法。The present invention relates to a process control system and a process control method, and more particularly to a semiconductor process control system and a semiconductor process control method.
在半導體製程中,如何提升製程的良率或穩定度,常常都是半導體相關產業的研發人員亟欲解決的課題。In the semiconductor manufacturing process, how to improve the yield or stability of the process is often a topic that R&D personnel in the semiconductor-related industries urgently want to solve.
本發明提供一種半導體製程控制系統及半導體製程控制方法,其可以提升對應的半導體製程的良率或穩定度。The present invention provides a semiconductor process control system and a semiconductor process control method, which can improve the yield or stability of the corresponding semiconductor process.
本發明的半導體製程控制系統包括基座、容置單元、傳送單元、感測單元以及控制單元。容置單元連接於基座,且容置單元適於容置半導體元件。傳送單元適於將半導體元件送至或取離容置單元。感測單元適於感測並取得容置單元的測量位置。控制單元訊號連接於傳送單元及感測單元。控制單元包括資料庫。資料庫儲存容置單元的參考位置資料。The semiconductor manufacturing process control system of the present invention includes a base, a accommodating unit, a transmission unit, a sensing unit, and a control unit. The accommodating unit is connected to the base, and the accommodating unit is suitable for accommodating semiconductor elements. The transfer unit is suitable for transferring the semiconductor element to or from the accommodating unit. The sensing unit is suitable for sensing and obtaining the measurement position of the accommodating unit. The control unit signal is connected to the transmission unit and the sensing unit. The control unit includes a database. The database stores the reference position data of the accommodating unit.
在本發明的一實施例中,感測單元固接於基座。In an embodiment of the present invention, the sensing unit is fixed to the base.
在本發明的一實施例中,感測單元包括測距元件。測距元件適於測量容置單元的測量位置。控制單元適於將測距元件所測得的測量位置與資料庫儲存的參考位置資料進行比對。In an embodiment of the present invention, the sensing unit includes a distance measuring element. The distance measuring element is suitable for measuring the measuring position of the accommodating unit. The control unit is adapted to compare the measured position measured by the distance measuring element with the reference position data stored in the database.
在本發明的一實施例中,感測單元包括影像擷取元件。控制單元適於藉由影像擷取元件擷取的影像判斷容置單元的測量位置,以與資料庫儲存的參考位置資料進行比對。In an embodiment of the present invention, the sensing unit includes an image capturing element. The control unit is adapted to determine the measurement position of the accommodating unit based on the image captured by the image capturing element, so as to compare with the reference position data stored in the database.
在本發明的一實施例中,控制單元適於藉由測量位置及資料庫的參考位置資料調整傳送單元的方位。In an embodiment of the present invention, the control unit is adapted to adjust the position of the transmission unit by measuring the position and the reference position data of the database.
在本發明的一實施例中,資料庫所儲存的容置單元的參考位置資料包括轉換函式。In an embodiment of the present invention, the reference location data of the accommodating unit stored in the database includes a conversion function.
在本發明的一實施例中,資料庫所儲存的容置單元的參考位置資料包括數值矩陣。In an embodiment of the present invention, the reference position data of the accommodating unit stored in the database includes a numerical matrix.
本發明的半導體製程控制系統半導體製程控制方法包括以下步驟:於本發明的一實施例之半導體製程控制系統的傳送單元上放置半導體元件;藉由感測單元,使控制單元將容置單元的測量位置與資料庫儲存的參考位置資料進行比對;依據測量位置與參考位置資料之間的比對結果,進行以下步驟的其中之一:藉由傳送單元傳送半導體元件;或停止藉由傳送單元傳送半導體元件。The semiconductor process control method of the semiconductor process control system of the present invention includes the following steps: placing a semiconductor element on the transmission unit of the semiconductor process control system of an embodiment of the present invention; The position is compared with the reference position data stored in the database; according to the comparison result between the measured position and the reference position data, one of the following steps is performed: the semiconductor device is transmitted by the transmission unit; or the transmission by the transmission unit is stopped Semiconductor components.
在本發明的一實施例中,傳送半導體元件的步驟包括:控制單元藉由比對結果調整傳送單元的方位,以藉由傳送單元傳送半導體元件。In an embodiment of the present invention, the step of transferring the semiconductor device includes: the control unit adjusts the position of the transfer unit according to the comparison result to transfer the semiconductor device by the transfer unit.
基於上述,本發明的半導體製程控制系統及半導體製程控制方法,可以提升對應的半導體製程的良率或穩定度。Based on the above, the semiconductor process control system and semiconductor process control method of the present invention can improve the yield or stability of the corresponding semiconductor process.
下文列舉一些實施例並配合所附圖式來進行詳細地說明,但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。此外,圖式僅以說明為目的,並未依照原尺寸作圖。為了方便理解,下述說明中相同的元件將以相同之符號標示來說明。Hereinafter, some embodiments are listed in conjunction with the accompanying drawings for detailed description, but the provided embodiments are not intended to limit the scope of the present invention. In addition, the drawings are for illustrative purposes only, and are not drawn in accordance with the original dimensions. To facilitate understanding, the same elements in the following description will be described with the same symbols.
請參照圖1及圖2A或圖2B,半導體製程控制系統100包括基座110、容置單元120、傳送單元130、感測單元140以及控制單元150。容置單元120連接於基座110。容置單元120適於容置半導體元件90。傳送單元130適於將半導體元件90送至容置單元120,以將半導體元件90容置於容置單元120內;或是,傳送單元130適於將半導體元件90自容置於容置單元120內的半導體元件90取離容置單元120。感測單元140適於感測容置單元120。控制單元150訊號連接於傳送單元130及感測單元140。控制單元150包括資料庫151。資料庫151儲存容置單元120的參考位置資料。1 and 2A or 2B, the semiconductor
在本實施例中,半導體元件90例如是晶圓,但本發明不限於此。In this embodiment, the
在本實施例中,容置單元120例如是晶舟(wafer boat)(如:爐管晶舟(furnace wafer boat/furnace boat)),但本發明不限於此。在一實施例中,容置單元120可以是腔體(chamber)、晶圓盒(wafer foup)或其他於半導體製程中用於容置或放置半導體元件90的適宜之物。In this embodiment, the
在一實施例中,容置單元120可以直接地或間接地連接於基座100。另外,本發明對於基座100的形式並不加以限制。舉例而言,可以使容置單元120置於其上或可以直接地或間接地連接的物件皆可被泛指為基座100。In an embodiment, the
請參照圖2A,在一實施例中,感測單元140可以包括測距元件141。測距元件141適於測量容置單元120的測量位置。控制單元150適於將測距元件141所測得的測量位置與資料庫151儲存的參考位置資料進行比對。2A, in an embodiment, the
舉例而言,測距元件141例如可以包括雷射量測儀或其他類似的光學量測儀(Optical Measurement)。測距元件141可以測量出容置單元120的測量位置。具有測量位置的電子訊號可以傳送至控制單元150。控制單元150可以讀取資料庫151內的包含容置單元120的參考位置資料。然後,控制單元150的判斷元件152可以依據前述的測量位置與前述的參考位置資料進行比對,以進行後續的步驟。For example, the
在一實施例中,判斷元件152可以包括邏輯晶片或對應的軟體,但本發明不限於此。In an embodiment, the determining
請參照圖2B,在一實施例中,感測單元140可以包括影像擷取元件142。控制單元150適於藉由影像擷取元件142擷取的影像判斷容置單元120的測量位置,以與資料庫151儲存的參考位置資料進行比對。2B, in an embodiment, the
舉例而言,感測單元140例如可以包括感光耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)或其他類似的影像擷取元件。影像擷取元件142可以擷取容置單元120的影像。具有擷取容置單元120的影像的電子訊號可以傳送至控制單元150。控制單元150的影像辨識元件153可以藉由容置單元120的影像訊號,估算出容置單元120的測量位置。控制單元150可以讀取資料庫151內的包含容置單元120的參考位置資料。然後,控制單元150的判斷元件152可以依據前述的測量位置與前述的參考位置資料進行比對,以進行後續的步驟。For example, the
在一實施例中,影像辨識元件153可以包括影像處理晶片或對應的軟體,但本發明不限於此。In one embodiment, the
在本實施例中,感測單元140可以固定且連接於基座110。也就是說,感測單元140與基座110之間的相對位置關係基本上為固定。如此一來,在藉由感測單元140以直接地或間接地判斷容置單元120的測量位置時,可以省略參考點(reference position)。因此,可以提升半導體製程控制系統100在進行其容置單元120的位置測量時的效率。In this embodiment, the
在本實施例中,控制單元150可以藉由訊號線163、164而以有線訊號傳輸(wired signal transmission)的方式訊號連接於傳送單元130及感測單元140,但本發明不限於此。在一實施例中,控制單元150可以藉由無線訊號傳輸(wired signal transmission)的方式訊號連接於傳送單元130或感測單元140的至少其中之一。換句話說,本發明中所提到的訊號連接可以泛指有線訊號傳輸或無線訊號傳輸的連接方式。另外,本發明並未限定所有的訊號連接方式需為相同或不同。In this embodiment, the
在一實施例中,控制單元150可以包含對應的硬體或軟體。舉例而言,控制單元150例如包括適於進行影像辨識的軟體、適於進行邏輯判斷的軟體或適於進行先進製程控制(Advanced Process Control;APC)的平台(platform)。又舉例而言,資料庫151例如包括儲存有相關資料的硬碟、磁碟陣列或雲端系統。In an embodiment, the
在一實施例中,傳送單元130可以包括一般在可動機構設計上常用的可動模組(如:水平移動模組、垂直移動模組、轉動移動模組或上述之組合)131,其中可以包含對應的硬體或軟體,或是進一步結合輔助件。舉例而言,可動模組131可以有供電裝置、馬達、皮帶、齒輪及其他相關元件等,於本發明並不加以限制。前述的相關元件例如包括通訊元件、功率元件等,於本發明並不加以限制。前述的軟體例如包括空間位置運算軟體、錯誤記錄軟體、通訊軟體等,於本發明並不加以限制。前述輔助件例如包括移動軌道、移動軸、減震元件、定位裝置等,於本發明並不加以限制。In an embodiment, the
在一實施例中,傳送單元130例如是機械手臂,但本發明不限於此。In an embodiment, the
在本實施例中,至少藉由資料庫151的參考位置資料,可以使控制單元150調整傳送單元130在進行傳輸時的方位(orientation)。如此一來,在藉由傳送單元130傳送半導體元件90時,可降低半導體元件90與容置單元120之間的碰觸或摩擦,以將低半導體元件90的損傷(如:產生刮痕(scratch))或損壞(如:破片)。In this embodiment, at least the reference position data of the
在一實施例中,用於調整傳送單元130的方位可以包含位置(如:移動量、高度)、角度(如:轉動量)或其他相關的方位參數,於本發明並不加以限制。In one embodiment, the orientation used to adjust the
圖3是依照本發明的一實施例的一種半導體製程控制方法的部分流程示意圖。值得注意的是,在圖3所繪示的流程中,所使用的半導體製程控制系統是以圖1所繪示的半導體製程控制系統100為例,但本發明不限於此。在一實施例中,圖3的流程中所使用的半導體製程控制系統可以是類似於半導體製程控制系統100的其他半導體製程控制系統。FIG. 3 is a schematic partial flowchart of a semiconductor manufacturing process control method according to an embodiment of the present invention. It is worth noting that in the process shown in FIG. 3, the semiconductor process control system used is the semiconductor
請參照圖3、圖1以及圖2A或圖2B,於步驟S10中,於半導體製程控制系統100的傳送單元130上放置半導體元件90。Referring to FIG. 3, FIG. 1, and FIG. 2A or FIG. 2B, in step S10, a
請參照圖3、圖1以及圖2A或圖2B,於步驟S20中,藉由感測單元140,使控制單元150將容置單元120的測量位置與資料庫151儲存的參考位置資料進行比對。感測單元140及控制單元150的運作、訊號連接或訊號傳送方式可以如前述實施例所述,故於此不加以重覆說明。3, 1 and 2A or 2B, in step S20, the
值得注意的是,在本實施例中,可以先執行步驟S10,而後執行步驟S20,但本發明不限於此。在其他可能的實施例中,也可以先執行步驟S20,而後執行步驟S10。It is worth noting that in this embodiment, step S10 may be performed first, and then step S20 may be performed, but the present invention is not limited to this. In other possible embodiments, step S20 may be performed first, and then step S10 is performed.
請參照圖3、圖1以及圖2A或圖2B,於步驟S30中,可以藉由控制單元150判斷容置單元120的測量位置是否在一容許範圍內,以判定需藉由傳送單元130傳送半導體元件90(即,步驟S41),抑或需停止藉由傳送單元130傳送半導體元件90(即,步驟S42)。3, FIG. 1 and FIG. 2A or FIG. 2B, in step S30, the
請參照圖3及圖4A,在一實施例中,資料庫151所儲存的容置單元120的參考位置資料包括轉換函式F。也就是說,容置單元120的參考位置資料是以轉換函式F的形式被儲存於資料庫151中。藉由轉換函式F,可以將容置單元120的測量位置的值(可簡稱:位置值)換算至需調整傳送單元130的方位所對應的值(可簡稱:調整值)。以圖4A為例,若位置值為X1,則可藉由轉換函式F獲得對應的調整值為Y1;若位置值為X2,則可藉由轉換函式F獲得對應的調整值為Y2;若位置值為X3,則可藉由轉換函式F獲得對應的調整值為Y3;若位置值為X4,則可藉由轉換函式F獲得對應的調整值為Y4。位置值X1、X2、X3、X4之間的關係可以為:X1 < X2 < X3 < X4;調整值Y1、Y2、Y3、Y4之間的關係可以為:Y1 < Y2 < Y3 < Y4。3 and 4A, in one embodiment, the reference position data of the
再以圖4A為例,若調整值Y2與調整值Y3之間的範圍為容許範圍,則可以藉由傳送單元130傳送半導體元件90。也就是說,若一調整值小於前述的容許範圍(如:調整值Y1),或是另一調整值大於前述的容許範圍(如:調整值Y4),則可以停止藉由傳送單元130傳送半導體元件90。Taking FIG. 4A as an example again, if the range between the adjustment value Y2 and the adjustment value Y3 is an allowable range, the
在圖4A所繪示的實施例中,轉換函式F可以包括線性函數,但本發明不限於此。在其他未繪示的實施例中,轉換函式F可以包括任何適宜的函數。In the embodiment shown in FIG. 4A, the conversion function F may include a linear function, but the present invention is not limited thereto. In other unillustrated embodiments, the conversion function F may include any suitable function.
基於上述,在一實施例的半導體製程控制方法,控制單元150可以藉由測量位置的值(即:位置值)及資料庫151中的參考位置資料(即:對應的轉換函式F)換算出的需調整傳送單元130的方位所對應的值(即:調整值)。如提一來,可以提升對應的半導體製程的良率或穩定度。Based on the foregoing, in the semiconductor manufacturing process control method of an embodiment, the
請參照圖3及圖4B,在一實施例中,資料庫151所儲存的容置單元120的參考位置資料包括數值矩陣M。也就是說,在預先儲存的容置單元120的參考位置資料中,可以包括容置單元120可能的測量位置的值(可簡稱:參考位置值)以及對應的需調整傳送單元130的方位所對應的值(可簡稱:調整值)。以圖4B為例,若參考位置值為X5,則對應的調整值為Y5;若參考位置值為X6,則對應的調整值為Y6;若參考位置值為X7,則對應的調整值為Y7;若參考位置值為X8,則對應的調整值為Y8。參考位置值X5、X6、X7、X8之間的關係可以為:X5 < X6 < X7 < X8;調整值Y5、Y6、Y7、Y8之間的關係可以為:Y5 < Y6 < Y7 < Y8。Referring to FIGS. 3 and 4B, in one embodiment, the reference position data of the
再以圖4B為例,若容置單元120的測量位置在參考位置值之間的範圍內(如:大於或等於參考位置值X5,且小於或等於參考位置值X8;可被稱為:容許範圍),則可以藉由傳送單元130傳送半導體元件90。也就是說,若容置單元120的測量位置小於前述的容許範圍,或是容置單元120的另一測量位置大於前述的容許範圍,則可以停止藉由傳送單元130傳送半導體元件90。另外,若容置單元120的測量位置在參考位置值之間的範圍內,但無直接對應至數值矩陣M,則其調整值可以藉由對應的數值運算方法(如:內插法或多項式回歸預測法,但不限)進行估算。Taking FIG. 4B as an example again, if the measurement position of the
基於上述,在另一實施例的半導體製程控制方法,控制單元150可以藉由預先儲存的容置單元120的參考位置資料(即:對應的數值矩陣M)獲得需調整傳送單元130的方位所對應的值(即:調整值)。如此一來,可以提升對應的半導體製程的良率或穩定度。Based on the foregoing, in another embodiment of the semiconductor manufacturing process control method, the
綜上所述,本發明的半導體製程控制系統及半導體製程控制方法,可以提升對應的半導體製程的良率或穩定度。In summary, the semiconductor process control system and semiconductor process control method of the present invention can improve the yield or stability of the corresponding semiconductor process.
100:半導體製程控制系統
90:半導體元件
110:基座
120:容置單元
130:傳送單元
131:可動模組
140:感測單元
141:測距元件
142:影像擷取元件
150:控制單元
151:資料庫
152:判斷元件
153:影像辨識元件
163、164:訊號線
F:轉換函式
M:數值矩陣
S10、S20、S30、S41、S42:步驟
100: Semiconductor process control system
90: Semiconductor components
110: Pedestal
120: containment unit
130: transfer unit
131: Movable module
140: sensing unit
141: Ranging element
142: Image capture component
150: control unit
151: Database
152: Judgment component
153:
圖1是依照本發明的一實施例的一種半導體製程控制系統的部分立體示意圖。 圖2A是依照本發明的一實施例的一種半導體製程控制系統的部分訊號連線示意圖。 圖2B是依照本發明的另一實施例的一種半導體製程控制系統的部分訊號連線示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例的一種半導體製程控制方法的部分流程示意圖。 圖4A是依照本發明的一實施例的一種半導體製程控制系統的部分資料庫示意圖。 圖4B是依照本發明的一實施例的一種半導體製程控制系統的部分資料庫示意圖。 FIG. 1 is a partial perspective view of a semiconductor process control system according to an embodiment of the invention. 2A is a schematic diagram of partial signal connections of a semiconductor process control system according to an embodiment of the present invention. 2B is a schematic diagram of partial signal connections of a semiconductor process control system according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic partial flowchart of a semiconductor manufacturing process control method according to an embodiment of the present invention. 4A is a schematic diagram of a partial database of a semiconductor process control system according to an embodiment of the present invention. 4B is a schematic diagram of a part of a database of a semiconductor process control system according to an embodiment of the present invention.
S10、S20、S30、S41、S42:步驟 S10, S20, S30, S41, S42: steps
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